鮑 艷，張永輝，馬建中，楊永強

(陜西科技大學 資源與環(huán)境學院，西安 710021)

一維納米氧化鋅的制備及應用研究進展

鮑 艷，張永輝，馬建中，楊永強

(陜西科技大學 資源與環(huán)境學院，西安 710021)

本文對一維納米氧化鋅的制備方法進行了綜述，包括氣相法、液相法和模板法；重點討論了一維納米氧化鋅在太陽能電池、傳感器、多功能紡織品以及有機物光催化降解等方面的應用；指出了一維納米氧化鋅制備中存在的問題，并對其后續(xù)發(fā)展進行了展望。

一維納米氧化鋅；氣相法；液相法；模板法

一維納米材料是指橫向方向為納米尺度、長度方向為宏觀尺度的新型納米材料，主要包括：納米管[1-4]、納米線[5-8]、納米棒[9-12]和納米帶[13-16]等。這類材料因具有更大的比表面積和更明顯的量子尺寸效應，通常表現(xiàn)出優(yōu)異的光、電、磁、化學以及力學等方面的性能[17-20]。此外，一維納米材料還可以作為“結構單元”，通過結構設計來構筑具有特定形貌和尺寸的納米材料[21-23]，近二十年來一直是學術研究和工業(yè)應用的一個熱點。

ZnO作為一種寬禁帶的半導體，在室溫下具有較大的導帶寬度、較高的電子激發(fā)結合能及光增益系數(shù)、較好的化學穩(wěn)定性和生物相容性[24-26]。目前，通過各種方法已成功制備出線狀、片狀、花狀、球狀等[27-29]各種形貌的ZnO納米結構。其中，ZnO納米線、納米棒、納米管、納米帶等一維結構的納米ZnO由于具有大的比表面積，獨特的電學、光學和化學等方面的性能，除了可以廣泛應用于太陽能電池[30, 31]、傳感器[32, 33]、紫外遮蔽材料[34, 35]、多種光學裝置[36, 37]和光催化降解有機污染物[38-40]外，還可以利用一維納米ZnO構造粗糙的表面結構，制備親潤性可調的功能性薄膜[41, 42]，利用一維納米ZnO作為“結構單元”構筑具有特殊功能的復合材料[43]等。

目前，已有個別關于一維納米ZnO的制備方法及應用方面的綜述報道，如Shi等[44]從液相法和氣相法的角度對一維ZnO納米棒的制備技術進行了簡單地介紹；Panda[45]則是從化學生長、金屬有機化學氣相沉積、氣相傳輸生長、物理法和水熱法等方面對一維納米ZnO的制備方法進行了總結，并對一維納米ZnO的光學性能、電學性能及其在傳感器、光電器件和電阻開關方面的應用進行了介紹。與之相比，本文將重點對一維納米ZnO的制備方法進行分類概括并總結，對一維納米ZnO在太陽能電池、傳感器、多功能紡織品和有機物光降解等方面的應用進行綜述，最后本文還對一維納米ZnO的發(fā)展進行了展望。

1 一維納米氧化鋅的制備

制備一維納米ZnO的方法多種多樣，如化學氣相沉積法(CVD)[46-48]、水熱法[49-51]、晶種誘導法[52-54]等，按照其生長方式的不同本文將這些制備方法分為氣相法、液相法和模板法，并進行綜述。

1.1 氣相法

氣相法是指將源物質通過一定的氣相過程來完成材料制備的方法。它是目前制備一維納米材料最有效的方法之一。氣相法中最常見的有直接熱蒸發(fā)法、化學氣相沉積法(CVD)、金屬有機物化學氣相沉積法(MOCVD)和脈沖激光沉積法(PLD)等。

目前，人們已經可以根據實際需求，并采用一定的氣相法來制備出理想的一維納米ZnO。如，Kong等[55]采用直接熱蒸發(fā)法，在管式爐中加熱ZnO粉末到900～1300℃，控制沉積區(qū)溫度為500～600℃，成功制備出了呈彈簧狀均勻卷繞的ZnO納米帶，整個過程無需任何催化劑；Hassan等[56]采用化學氣相沉積法，加熱Zn粉到900℃，隨后通入O2氣流作為反應氣體和載氣，分別在Si(100)，Si(111)，SiO2和藍寶石襯底上制備出具有不同形貌的一維ZnO納米結構，X射線分析證實采用該方法制備的納米ZnO的取向性與襯底類型相關；Park等[57]利用金屬有機氣相外延生長技術，加熱乙基鋅到400～500℃，然后與O2反應，使用Ar做載氣在Al2O3襯底上成功制備了長度和密度均勻分布的ZnO納米棒，整個反應過程無需任何催化劑；Sun等[58]使用ArF準分子激光加熱蒸發(fā)ZnO陶瓷靶，使用CO2激光加熱Si襯底到600℃，在襯底表面成功制備出垂直均勻排列的ZnO納米棒。并考察了不同襯底溫度(Tsub)對納米ZnO形貌的影響。采用這類方法制備一維納米ZnO的特點、主要影響因素和局限性詳見表1。

表1 各種氣相法的特點、主要影響因素及其局限性Table 1 The characteristics, major influential factors and limitations of the vapor phase methods

雖然通過選用特定的襯底、催化劑，并通過對工藝參數(shù)的調節(jié)可大規(guī)模制備具有高晶體質量的一維納米ZnO[59]，但是要制備出具有高度取向的一維納米ZnO，所有氣相法都面臨著對襯底的選擇，即需要選取與ZnO晶格失配率低的GaN，Al2O3，Au等材料作為襯底，或在其他襯底表面鍍一層Au，Pd等作為緩沖層來促進一維ZnO納米材料的生長，并且對襯底的平整度也具有較高的要求。同時，由于采用氣相法制備一維納米ZnO需要較高的沉積區(qū)溫度(>200℃)來獲得高晶體質量的產品，而這一溫度往往超過了一般有機聚合物襯底的可耐受范圍，因此無法滿足將來發(fā)展可折疊、便攜式產品的需求。此外，無論是采用高溫還是激光燒灼的方法來加熱源材料，抑或是通過引入催化劑或使用金屬有機聚合物來降低工藝溫度，氣相法也都存在著工藝成本和安全防護性要求高、設備復雜等缺點，極大限制了該類方法的推廣應用。

1.2 液相法

相對于氣相法而言，液相法主要是指在液相狀態(tài)下來完成一維納米ZnO的制備，具有工藝條件溫和、經濟，對于襯底的選擇更加靈活，尤其適用于柔性有機襯底，且便于規(guī)?；a等優(yōu)勢。此外，采用液相法來制備一維納米ZnO，無需使用任何金屬催化劑，并可通過工藝參數(shù)的調節(jié)對產品的最終形貌和性能進行有效的控制。因此，采用液相法來制備一維納米ZnO已經成為目前研究的一大熱點。常用的液相法包括：水/溶劑熱法、溶膠凝膠法、晶種誘導法和電化學沉積法等，它們的特點、主要影響因素和局限性詳見表2所示。

表2 各種液相法的特點、主要影響因素及其局限性Table 2 The characteristics, major influential factors and limitations of the solution phase methods

Ma等[60]利用微波輔助的水熱法，通過調整反應溫度、反應時間和NaOH的用量，成功制備了針狀、棒狀等各種形貌的ZnO納米結構，研究表明該體系中ZnO沿[0001]方向的生長對溫度更加敏感，且陰離子表面活性劑與OH-的競爭作用對ZnO不同形貌的形成起到至關重要的作用；Jiang等[61]通過溶膠凝膠法，以二乙胺為添加劑，制備出直徑在20～200nm，長度在0.2～1.5μm之間的棒狀ZnO。對比不同添加劑(如二乙胺，檸檬酸，酒石酸鈉)對ZnO形貌的影響，發(fā)現(xiàn)二乙胺的加入對制備棒狀ZnO起到至關重要的作用。即，二乙胺首先通過與Zn2+之間穩(wěn)定的配位作用自組裝為鏈狀結構，在隨后的高溫煅燒過程中，生成的ZnO納米粒子將沿鏈狀方向進行組裝，最終形成棒狀結構的納米ZnO，二乙胺在整個過程中扮演著導向劑的角色；張雯等[62]分別利用磁控濺射沉積、溶膠凝膠浸涂和旋涂的方法在ITO導電玻璃上制備晶種層，然后通過低溫水熱法獲得了ZnO納米線陣列。對比三種不同方法制備的ZnO晶種及納米線陣列的形貌，發(fā)現(xiàn)采用溶膠凝膠旋涂法獲得的籽晶最小，生長出的納米線長徑比最高，直徑最細，取向性也最好；Simimol等[63]以ZnCl2和KCl為電解質，分別在銅箔和鍍有鈦、銅的硅片表面通過電化學沉積法制備了具有高取向度的ZnO納米棒，并對溶液溫度、沉積時間、前驅物濃度和外部電壓等參數(shù)進行了考察，指出ZnO納米棒的縱橫比主要受到溶液溫度和沉積時間的影響。在一定的溫度范圍內，隨著溶液溫度的升高，ZnO納米棒的長度呈直線增長，而直徑方向上的尺寸只是略有增加。隨著反應時間的延長(大于60min)，溶液的pH會逐漸降低，納米棒的取向將發(fā)生一定的錯亂而導致花狀形貌的出現(xiàn)。

總之，采用液相法制備一維納米ZnO，可以在較低溫度條件下完成材料的制備，是目前制備一維納米ZnO經常采用的一類方法。但是，液相法也存在著一定的局限性，如采用水/溶劑熱法得到的往往是雜亂分布的一維納米ZnO，當用于制備具有高度取向的一維ZnO納米陣列時，該方法是不適用的；溶膠凝膠法則由于其高的預處理和煅燒溫度(>350℃)，難以在有機聚合物襯底表面應用，且所制備產物的尺寸分布均勻性較差；采用晶種誘導法雖可利用同質的ZnO晶種在室溫條件下誘導高質量一維納米ZnO的生長，但是該方法對所用晶種的質量要求較高，不但要求晶種層要均勻、平整，而且還要與襯底有一定的結合牢度，以免在生長過程中發(fā)生脫落；采用電化學沉積法不僅要求襯底必須導電，且所制備產物的取向度和質量有待提高。當用于制備具有特定形貌和尺寸的一維納米ZnO時，電化學沉積法還存在著工藝的穩(wěn)定性和重復性較差的缺點。此外，與采用氣相法制備一維納米ZnO相比，液相法制得的一維納米ZnO的縱橫比往往較低。同時，無論采用液相法中的哪一種方法，都無法實現(xiàn)一維納米ZnO在襯底表面指定區(qū)域的均勻取向生長，且在反應后期往往需要對產物進行退火處理來提高產物的晶體質量。隨著與一維納米ZnO相關的電子器件或產品日益便攜化和精密化的發(fā)展，如何在更加精細的范圍內實現(xiàn)高質量一維納米ZnO的可控制備，并最終實現(xiàn)規(guī)?；a，為一維納米ZnO制備技術的發(fā)展提出了一個挑戰(zhàn)。

1.3 模板法

目前，對于一維納米ZnO在特定區(qū)域的選擇性生長，主要是通過模板法來實現(xiàn)的，即通過模板的空間限制作用或模板劑的調節(jié)作用來制備具有一定尺寸、形貌和分布的一維納米ZnO。

根據模板的特點，模板法可分為硬模板法和軟模板法。其中，硬模板法是指利用孔徑為納米級或微米級的模板的空間限制作用，結合化學氣相沉積法[64, 65]、水熱法[66, 67]、溶膠凝膠法[68]和電化學沉積法[43, 69]等使物質原子或粒子沿一定方向生長，從而制備出一維納米ZnO的方法。通常可用作硬模板的有多孔氧化鋁、聚苯乙烯(PS)微球陣列和聚合物薄膜等。軟模板法[70, 71]是利用模板劑的非共價鍵作用，使反應物在具有納米尺度的微孔或層隙間反應，并利用模板劑的空間限制和調節(jié)作用，對一維納米ZnO的尺寸和形貌進行調節(jié)。通常可用作軟模板的有合成高分子模板、生物高分子模板、表面活性劑模板和小分子有機添加劑模板等。而多數(shù)情況下，制備具有一定分布的一維ZnO納米陣列主要是通過硬模板法來實現(xiàn)的。下邊就分別以PS微球和圖案化聚合物薄膜為例，對采用模板法制備一維ZnO納米陣列的過程進行介紹。

采用PS微球作模板制備一維ZnO納米陣列的示意圖如圖1所示。首先在襯底表面通過一定的方法，如旋涂、蒸發(fā)沉積法等，實現(xiàn)單層PS微球的均勻自組裝(見圖1中Ⅰ)，然后采用一定的刻蝕手段使PS微球變形，增大PS微球間的空隙(見圖1中Ⅱ)，隨后可通過蒸發(fā)沉積、磁控濺射或電化學沉積等手段在PS微球間隙沉積晶種或催化劑(見圖1中Ⅲ)來誘導后期一維ZnO納米陣列的生長，并經過進一步的氣相沉積或水熱生長過程實現(xiàn)周期化的一維ZnO納米陣列的制備(見圖1中Ⅳ)。Wang等[64]利用單層分布的PS微球作模板，分別使用磁控濺射和熱蒸發(fā)的方法在藍寶石襯底表面沉積一層蜂窩狀或六邊形狀的Au納米顆粒作催化劑，最后通過化學氣相沉積過程成功制備出具有對應圖案的ZnO納米棒陣列。Zeng等[72]將單層分布的PS微球加熱至玻璃化轉變溫度附近，通過控制微球的形變，形成一層具有一定間隙的PS微球陣列，然后以其作模板通過電化學沉積在陣列縫隙中生長出具有一定尺寸、密度和分布的ZnO納米棒和納米線。

圖1 采用PS微球作模板制備一維ZnO納米陣列示意圖Fig.1 Schematic diagram of one-dimensional ZnO nanorod arrays fabricated based on the PS templates

圖2為采用圖案化的聚合物作模板制備一維ZnO納米陣列的示意圖。首先在襯底(見圖2中Ⅰ)表面沉積一層晶種或催化劑(見圖2中Ⅱ)，然后在晶種或催化劑表面涂覆一定厚度的光刻膠(見圖2中Ⅲ)，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，然后通過紫外光刻蝕或電子束刻蝕等手段刻蝕光刻膠，選擇性地暴露出晶種或催化劑(見圖2中Ⅳ)，再經過一定的氣相沉積或液相生長過程實現(xiàn)一維ZnO納米陣列的制備。當然，該類方法也可以事先在襯底表面涂覆光刻膠，然后對其進行圖案化處理，再通過一定的沉積手段在裸露的襯底表面沉積晶種或催化劑，并最終制備出圖案化的一維ZnO納米陣列。如Zhang等[73]結合低溫水浴生長和電子光刻(EBL)技術，首先在預先制備好的晶種表面旋涂一層320nm厚的PMMA作為抗蝕劑，然后使用DY-2000A電子束光刻系統(tǒng)在PMMA表面刻蝕出一定的圖案，再進行低溫水浴生長，最后去除PMMA膜便得到了具有特定圖案形貌的一維ZnO納米陣列。Xu等[74]首先在單晶的ZnO襯底表面旋涂一層PMMA薄膜，然后采用EBL技術沿襯底表面的[0001]方向對PMMA進行選擇性刻蝕，裸露出襯底，再經過一定的水熱過程最終制得了沿水平方向均勻分布的一維ZnO納米陣列。

圖2 采用圖案化PMMA做模板制備一維ZnO納米陣列示意圖Fig.2 Schematic diagram of one-dimensional ZnO nanorod arrays fabricated based on patterned PMMA templates

當然，采用模板法制備一維ZnO納米陣列，還可以通過在襯底表面選擇性地沉積Cr等能夠抑制ZnO取向生長的緩沖層來抑制該區(qū)域一維納米ZnO的生長，而未沉積Cr等緩沖層的區(qū)域則能正常地生長一維納米ZnO，最終得到圖案化的一維ZnO納米陣列?？傊捎媚０宸ㄖ苽湟痪S納米ZnO，可通過對模板的設計制備出具有不同尺寸和周期分布的一維ZnO納米結構，是目前制備圖案化和周期性排列的一維ZnO納米陣列的常用方法。但是，模板法在模板的設計和實施時也存在著一系列的問題。比如，在構筑PS微球作模板時，采用常規(guī)的方法只能實現(xiàn)PS微球在小范圍內的均勻自組裝，且對于表面不平整或者極性較強的襯底而言，自組裝效果往往較差，因而如何有效地實現(xiàn)PS微球在目標襯底表面微米級以上范圍內的均勻自組裝仍是一個難題；采用光刻技術制備圖案化的聚合物作模板時，由于紫外光的衍射極限導致使用該方法無法在納米范圍內精確地實現(xiàn)圖案化模板的構筑。而采用EBL技術雖然可以很好地實現(xiàn)結構更加精細的圖案化模板的構筑，但是該技術也面臨著由于刻蝕時間長所帶來的高成本和低產出問題。同時，EBL技術還存在著系統(tǒng)穩(wěn)定性不強的缺點，尤其在大面積制備圖案化模板時，這一缺點將暴露的更加突出。因此，如何在目標襯底表面高效地實現(xiàn)模板的構筑仍是采用模板法制備一維納米ZnO急需解決的一個問題，也是現(xiàn)有技術重點發(fā)展的一個方向。此外，采用模板法制備一維納米ZnO，當模板去除不干凈時，將會引起晶體污染，導致產品質量的降低，而且產物也經常會出現(xiàn)多晶甚至非晶狀態(tài)，并伴隨有局部缺陷，極大地影響了最終產品的應用性能，尤其是在光電材料以及傳感器等中的應用。

2 一維納米ZnO的應用

由于一維納米ZnO在光學、電學和化學等方面具有的獨特性質，隨著一維納米ZnO制備技術的發(fā)展和完善，以及對相關機理研究的深入，一維納米ZnO在傳感器、太陽能電池、紫外光遮蔽材料及光催化降解方面的應用已經成為近來研究的熱點，并取得了一定的發(fā)展。

2.1 在制備太陽能電池中的應用

太陽能是一種清潔的自然能源，在化石能源日益枯竭的今天，如何低成本、高效率的實現(xiàn)太陽能的利用已成為人類經濟社會可持續(xù)發(fā)展的重點之一，也是第三代光伏設備重點發(fā)展的方向。染料敏化太陽能電池(DSSCs)由于具有低的加工成本和適中的太陽能轉化效率，已經成為第三代光伏設備中最具發(fā)展前景的一類產品。與傳統(tǒng)的TiO2薄膜相比，一維ZnO納米陣列由于具有高度可控的一維單晶形貌，可以為光生電子提供直接的電子傳輸途徑，已經成為最有前途的光陽極材料。

Martinson等[75]利用多孔Al2O3作模板制備出一維ZnO納米管陣列，與其他結構的一維納米ZnO相比，該納米管陣列具有更高的比表面積，應用于制備DSSCs時，可獲得更高的光生電壓及整體上更高的能量轉換效率(～4%)。Qiu等[76]首先在ITO導電玻璃上通過電化學合成法沉積一層片狀納米ZnO結構，然后在此結構上沉積一層ZnO納米棒陣列，得到具有層狀復合結構的納米ZnO，利用該結構的納米ZnO制備DSSCs時，比單純的ZnO納米片結構具有更高的能量轉換效率(～3.12%)，這主要得益于該復合結構層間具有更大的表面積，可獲得更高的染料負載量。Yang等[77]首先利用ZnO-P3HT(聚(3-己基噻吩))異質結構構筑太陽能電池，實現(xiàn)了太陽能向電能的轉化，同時利用極化的聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的熱電和壓電性能制備納米發(fā)電機(NG)，然后將兩者結合起來制備了具有混合能源的電池，使用該電池發(fā)出的能量可以帶動四個紅色的發(fā)光二極管。

2.2 在制備傳感器中的應用

傳感器是一種能夠檢測被測量信息，并能將被測量信息按一定規(guī)律變換成電信號或其他形式輸出的一種裝置，是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。相對于塊狀或薄膜狀材料所制備的傳感器而言，使用一維納米材料制備的傳感器由于具有更大的比表面積和更高的縱橫比[81]，在靈敏度和選擇性方面更具優(yōu)勢，目前已引起越來越多的關注。

Khun等[78]通過簡單的化學氣相沉積過程生長出尺寸在微米/納米級的Sb摻雜的帶狀ZnO，使用銀膠將其兩端固定在薄的玻璃基片上，再使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)將整個裝置進行封裝，成功制備了可以實現(xiàn)熱電轉換的納米發(fā)電機(NG)。在NG兩端的溫度差為30K時，輸出功率達到1.94nW，將其應用于制備自供能的溫度傳感器，復位時間在9s左右。Yang等[79]利用ZnO微/納米線的壓電效應制備出可以實現(xiàn)機械能向電能轉換的機-電傳感器，即當該結構受到外部沖擊而彎曲時，將會分別在拉伸面、壓縮面產生正、負電位，進而觸發(fā)外部電子系統(tǒng)的信號改變，響應時間約為10ms。Zhou等[80]介紹了第一款基于ZnO微/納米線的金屬-半導體-金屬(M-S-M)pH傳感器，主要是利用ZnO的壓電效應，通過施加外部應變的方式來調節(jié)接觸處的肖特基勢壘，進而提高傳感器的靈敏度和信號水平，當用作化學、生物化學和氣體傳感器時，可以在低濃度條件下快速檢測到目標物，反應和復位時間短，選擇性更高。

2.3 在制備多功能紡織品中的應用

近年來，由于環(huán)境污染導致臭氧層遭到嚴重的破壞，紫外線的照射量明顯增大，越來越多的人患上皮膚癌，使人們對日光產生了恐懼。同時，隨著人們對“綠色生活”的追求，如何實現(xiàn)紡織品的自清潔而節(jié)約水資源和洗滌劑用量也日益引起了人們的關注。ZnO作為一種寬禁帶半導體，對于整個波長范圍內的紫外光都具有遮蔽作用；利用一維納米ZnO在紡織品表面構筑粗糙結構，并進行疏水化處理，可賦予紡織品一定的超疏水性能[85]；此外，經ZnO整理后的紡織品還具有一定的阻燃和抗菌作用[82]。因此，使用一維納米ZnO對紡織品進行整理來制備多功能紡織品具有巨大的研究價值和實用意義。

Wang等[83]通過兩步法(溶膠凝膠法、低溫水熱法)在紡織品表面生長出啞鈴狀ZnO納米棒，并對整理后的紡織品進行紫外防護性能研究，發(fā)現(xiàn)經該種形貌納米ZnO整理后的棉織物具有超高的紫外防護系數(shù)(UPF，達到800以上)和整體范圍(280～400nm)的紫外防護性能[84]，且整理后的織物紫外防護性能要好于納米TiO2整理后的織物。但由于ZnO納米棒陣列具有高的光催化活性，會對整理后的織物強度造成一定損傷，基于此Wang等[85]先在棉織物上生長出ZnO納米棒陣列，再通過仿生法在ZnO納米棒表面沉積一層SiO2殼，從而抑制ZnO的光催化活性，最后使用十八烷基三甲基硅烷(OTS)對其進行疏水化改性，研究發(fā)現(xiàn)整理后的織物經紫外線照射2周后，仍表現(xiàn)出高紫外防護性能(UPF=101.51)和超疏水性能(接觸角達到150°以上)。Xu等[86]使用晶種誘導法在棉織物表面生長一層ZnO納米棒陣列，然后使用正十二烷基三甲氧基硅烷對其表面進行疏水化改性，對整理后的織物進行接觸角測試，表明整理后的織物具有良好的超疏水性能(8μL水滴的接觸角達161°，40μL水滴的滾動角為9°)，并可實現(xiàn)紡織品的自清潔。

2.4 在有機物光降解處理中的應用

ZnO作為一種常見的光催化劑，在實現(xiàn)環(huán)境污染物的光降解和完全礦化中備受關注。目前已有大量關于市售ZnO或納米ZnO粉末對有機物水溶液降解活性的研究報告，但如何實現(xiàn)這些粉末狀ZnO與反應體系的分離仍是一個懸而未決的問題。一維納米ZnO薄膜由于具有良好的穩(wěn)定性，與反應體系分離容易，并方便進行重復使用[87]，很好地克服了傳統(tǒng)ZnO催化劑的缺點，更有利于拓寬其在環(huán)境處理方面的產業(yè)化應用。

Kuo等[88]通過Au催化的氣相沉積法在硅片表面生長出長達85～100μm的超長ZnO納米線陣列，利用其光催化活性在汞燈作為光源的條件下，光催化降解羅丹明B和4-氯苯酚的降解速率常數(shù)分別為0.011s-1和0.004s-1，經10次循環(huán)后該陣列的光降解能力只有稍微的下降；在使用自然光作為光源降解羅丹明B的實驗中，光照6h后羅丹明B的降解率達到65%。Liu等[89]在室溫條件下利用半胱氨酸輔助的仿生法在Zn箔表面生長出垂直分布的ZnO納米棒陣列，將長度約400nm的ZnO納米陣列浸入含有羅丹明6G的水-乙醇混合溶液，在太陽模擬器的激發(fā)下，發(fā)現(xiàn)該陣列對羅丹明6G具有高的光漂白性能，使用同一陣列重復進行三次光漂白實驗仍能高效地進行羅丹明6G的光催化降解。Ren等[90]利用晶種誘導法在玻璃片表面生長ZnO納米棒陣列，然后通過光沉積的方法在ZnO陣列表面沉積Ag納米顆粒，制備出Ag/ZnO納米棒陣列?？疾觳煌珹g用量的復合納米棒陣列對甲基藍的光催化降解能力，發(fā)現(xiàn)在Ag用量為0.37%時，UV光照1h，甲基藍的降解效率最高，達到49.3%；對該復合材料的重復使用性進行考察，發(fā)現(xiàn)在經過5次重復光降解后，其降解效率并沒有大的降低。

2.5 在其他領域中的應用

一維納米ZnO由于其獨特的結構和各項性能，除了在上述領域中有著廣泛的應用以外，在其他領域中的應用研究也十分火熱。Xu等[91]通過控制和調節(jié)反應溫度，反應時間，前驅體的濃度和封端劑等水熱反應參數(shù)制備了高縱橫比的ZnO納米線陣列(縱橫比接近23)。將所制備的高縱橫比的ZnO納米線陣列用于抗反射實驗，結果表明高縱橫比的ZnO納米線陣列相對于普通ZnO陣列在紫外-可見光范圍內的抗反射性能提高了30%左右，可用于光電設備的抗反射涂層。Hu等[92]分別在玻璃片表面制備出規(guī)整的和無規(guī)排列的一維納米ZnO陣列，表面經KH-560改性后進行免疫球蛋白G(IgG)的負載實驗，結果表明采用無規(guī)排列的一維納米ZnO陣列對IgG進行負載，顯示出明顯的熒光增強特性，可用于制備低成本、高性能的蛋白質微陣列。

3 結束語

綜上所述，采用氣相法可以制備出高晶體質量的一維納米ZnO，但存在著制備過程溫度高，對襯底存在選擇性，且設備復雜，條件相對苛刻，成本和安全防護要求高等問題，極大地限制了此類方法的推廣應用。采用液相法制備一維納米ZnO，條件溫和、成本低，但產物的縱橫比相對于氣相法而言較低，且往往需要在反應后期對產物進行退火處理以提高晶體質量。同時，無論采用氣相法還是液相法都無法實現(xiàn)一維納米ZnO在目標襯底表面選擇性地均勻取向生長。采用模板法雖然可根據具體要求，通過對模板的設計來實現(xiàn)具有不同尺寸和周期分布的一維ZnO納米陣列的可控制備，但是模板法也存在著模板的設計和實施需要花費一定的時間，模板構筑工藝的穩(wěn)定性及所構筑模板的質量還有待改善，并且最終產物的晶體質量往往不高，并可能伴有局部缺陷等缺點。隨著人們對一維納米ZnO生長機理的深入研究，人們已經可以根據實際需要并結合不同的制備方法制備出具有特定形貌、尺寸和分布密度的一維納米ZnO，并研究了其在傳感器、太陽能電池、紫外光遮蔽材料、光催化降解有機物和抗反射涂層等方面的應用。但是，目前關于一維氧化鋅納米材料的研究，筆者覺得依然存在以下方面的問題：

(1)采用模板法雖然可以實現(xiàn)一維納米ZnO在特定區(qū)域的均勻取向生長，滿足與其相關的電子器件或產品日益精細化和便攜化發(fā)展的需求，但是這類方法的成本往往是比較高的，且工藝穩(wěn)定性也有待加強。因此，如何經濟、高效并可重復地實現(xiàn)模板在目標襯底表面的有效構筑，制備出具有高晶體質量的一維納米ZnO，并提高其力學性能和與襯底的結合牢度，最終提高產品的應用性能，仍是當下急需解決的一個問題。

(2)相對于沿垂直方向上取向生長的一維ZnO納米陣列結構而言，沿一定角度(<90°)均勻取向，甚至是沿水平方向上整齊生長的一維ZnO納米陣列同樣擁有著許多重要的應用[93]。目前，關于一維ZnO納米陣列在垂直方向上取向生長的研究已經取得了許多成果，人們并能根據實際需求制備出相應的一維ZnO納米陣列結構來進行應用，但是對沿一定角度均勻取向生長的一維ZnO納米陣列的研究則相對較少[94, 95]，并且現(xiàn)有方法都難以對產物的均勻性和空間分布進行有效的控制。因此，如何探索出一種簡便、且高效的控制手段，實現(xiàn)一維ZnO納米陣列在襯底表面沿不同角度的均勻取向生長，必將成為今后一維ZnO納米陣列制備技術發(fā)展的一個重點方向。

(3)ZnO作為一種兩性半導體氧化物，其等電點在9.5左右，這就為一維ZnO納米陣列作為“結構單元”來構筑一些復雜的納米結構提供了可能。例如使用具有一定密度分布和縱橫比的一維ZnO納米陣列為模板在金屬表面構造銀膜，并使用在襯底耐受范圍內的酸或堿性溶液除去ZnO模板，最終實現(xiàn)金屬表面孔隙率和深寬比可控的銀膜陷阱結構的構筑[96]。將所構筑的陷阱結構應用于金屬表面二次電子發(fā)射的抑制，具有顯著的效果。此外，以一維ZnO納米陣列為載體，“搭載”一些具有優(yōu)異生化檢測或能量轉換等功能的新型材料，可在更大范圍內提高該復合結構在生化檢測或能量轉換等方面的應用性能。因此，如何利用一維ZnO納米陣列作為“結構單元”，通過理論研究和結構設計來構筑具有特定形貌和尺寸的功能性納米復合材料，制備出具有優(yōu)異應用性能的納米元器件仍是當下探索的一個方向。

(4)ZnO本質上是一種n-型半導體，其晶格結構中不可避免地存在著由于氧空缺或鋅間隙帶來的點缺陷，為其他元素在其晶格結構中的摻雜提供了可能。而如何使用Ⅰ,Ⅴ族元素對其進行p-型摻雜，并用于制備同質的ZnO光電器件，仍是該領域的一大挑戰(zhàn)。此外，使用過渡元素如Co,Ni,Mn,Ag等對納米ZnO進行摻雜，開發(fā)其在自旋電子器件和可見光光催化中的應用也是該領域研究的一大熱點。

總之，開發(fā)一種可以在不同襯底表面，高效、可控、可重復性地制備一維納米ZnO的技術手段，并實現(xiàn)其與其他材料的摻雜、復合，提高其在電學、光學、化學以及結構設計等方面的應用性能，拓展其應用范圍，必將對其在能量轉化、傳感器、紫外光遮蔽、光催化降解等高級納米功能復合材料和器件的設計及制備中產生深遠影響。

[1] JACOBS C B, PEAIRS M J, VENTON B J. Review: carbon nanotube based electrochemical sensors for biomolecules[J]. Analytica Chimica Acta, 2010, 662(2): 105-127.

[2] YANG X F, TANG H, CAO K S, et al. Templated-assisted one-dimensional silica nanotubes: synthesis and applications[J]. Journal of Materials Chemistry, 2011, 21(17): 6122-6135.

[3] XIAO F X. Construction of highly ordered ZnO-TiO2nanotube arrays (ZnO/TNTs) heterostructure for photocatalytic application[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2012, 4(12): 7055-7063.

[4] YANG P H, WANG K, LIANG Z W, et al. Enhanced wettability performance of ultrathin ZnO nanotubes by coupling morphology and size effects[J]. Nanoscale, 2012, 4(18): 5755-5760.

[5] LI Z, GAO F, KANG W J, et al. Layer-by-layer growth of ultralong ZnO vertical wire arrays for enhanced photoelecreocatalytic activity[J]. Materials Letters, 2013, 97: 52-55.

[6] ZHAO Y G, YAN X Q, KANG Z, et al. Highly sensitive uric acid biosensor based on individual zinc oxide micro/nanowires[J]. Microchimica Acta, 2013, 180(9-10): 759-766.

[7] LU S N, QI J J, WANG Z Z, et al. Size effect in a cantilevered ZnO micro/nanowire and its potential as a performance tunable force sensor[J]. RSC Advances, 2013, 3(42): 19375-19379.

[8] PRADEL K C, WU W Z, ZHOU Y S, et al. Piezotronic effect in solution-grown p-type ZnO nanowires and films[J]. Nano Letter, 2013, 13(6): 2647-2653.

[9] VALLS I G, CANTU M L. Dye sensitized solar cells based on vertically-aligned ZnO nanorods: effect of UV light on power conversion efficiency and lifetime[J]. Energy & Environmental Science, 2010, 3(6): 789-795.

[10] YI J, LEE J M, PARK W II. Vertically aligned ZnO nanorods and grapheme hybrid architectures for high-sensitive flexible das sensors[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2011, 155(1): 264-269.

[11] KIM J Y, JO S Y, SUN G J, et al. Tailoring the surface area of ZnO nanorods for improved performance in glucose sensors[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2014, 192: 216-220.

[12] CHENG C W, SIE E J, LIU B, et al. Surface plasmon enhanced band edge luminescence of ZnO nanorods by capping Au nanoparticles[J]. Applied Physics Letter, 2010, 96(7): 071107.

[13] YANG Y, QI J J, GUO W, et al. Transverse piezoelectric field-effect transistor based on single ZnO nanobelts[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2010, 12(39): 12415-12419.

[14] XING G Z, FANG X S, ZHANG Z, et al. Ultrathin single-crystal ZnO nanobelts: Ag-catalyzed growth and field emission property[J]. Nanotechnology, 2010, 21(25): 255701.

[15] ASTHANA A, ARDAKANI H A, YAP Y K, et al. Real time observation of mechanically triggered piezoelectric current in individual ZnO nanobelts[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2014, 2(20): 3995-4004.

[16] MONMENI K, ODEGARD G M, YASSAR R S. Finite size effect on the piezoelectric properties of nanobelts: A molecular dynamics approach[J]. Acta Materialia, 2012, 60(13-14): 5117-5124.

[17] YU M, LONG Y Z, SUN B, et al. Recent advances in solar cells based on one-dimensional nanostructure arrays[J]. Nanoscale, 2012, 4(9): 2783-2796.

[18] LU X F, ZHANG W J, WANG C, et al. One-dimensional conducting polymer nanocomposites: synthesis, properties and applicatons[J]. Progress in Polymer Science, 2010, 36(5): 671-712.

[19] BARTH S, RAMIREZ F H, HOLMES J D, et al. Synthesis and applications of one-dimensional semiconductors[J]. Progress in Materials Science, 2010, 55(6): 563-627.

[20] FANG X S, HU L F, YE C H, et al. One-dimensional inorganic semiconductor nanostructures: A new carrier for nanosensors[J]. Pure & Applied Chemistry, 2010, 82(11): 2185-2198.

[21] LIANG H W, LIU S, YU S H. Controlled synthesis of one-dimensional inorganic nanostructures using pre-existing one-dimensional nanostructures as templates[J]. Advanced Materials, 2010, 22(35): 3925-3937.

[22] BACA A J, AHN J H, SUN Y G, et al. Semiconductor wires and ribbons for high-performance flexible electronics[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2008, 47(30): 5524-5542.

[23] YANG P H, XIAO X, LI Y Z, et al. Hydrogenated ZnO core-shell nanocables for flexible supercapacitors and self-powered systems[J]. ACS Nano, 2013, 7(3): 2616-2626.

[24] HUANG M H, MAO S, FEICK H, et al. Room-temperature ultraviolet nanowire nanolasers[J]. Science, 2001, 292(5523): 1897-1901.

[25] LI Z, YANG R, YU M, et al. Cellular level biocompatibility and biosafety of ZnO nanowires[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112(51): 20114-20117.

[26] 劉大博. MSM 結構 ZnO 紫外探測器的制備及光電性能研究[J]. 航空材料學報, 2012, 32(3): 63-67.

LIU D B. Fabrication of ZnO MSM UV detector and its photoelectronic property[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2012, 32(3): 63-67.

[27] PRADHAN D, KUMAR M, ANDO Y, et al. One-dimensional and two-dimensional ZnO nanostructured materials on a plastic substrate and their field emission properties[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112(18): 7093-7096.

[28] DENG Z, CHEN M, GU G, et al. A facile method to fabricate ZnO hollow spheres and their photocatalytic property[J]. The Journal of Physical Chemistry B, 2008, 112(1): 16-22.

[29] WANG X J, ZHANG Q L, WAN Q, et al. Controllable ZnO architectures by ethanolamine-assisted hydrothermal reaction for enhanced photocatalytic activity[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115(6): 2769-2775.

[30] YANG Y, GUO W X, ZHANG Y, et al. Piezotronic effect on the output voltage of P3HT/ZnO micro/nanowire heterojunction solar cells[J]. Nano Letter, 2011, 11(11): 4812-4817.

[31] FAN J D, HAO Y, MUNUERA C， et al. Influence of the annealing atmosphere on the performance of ZnO nanowire dye-sensitized solar cells[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2013, 117(32): 16349-16356.

[32] QI G C, ZHAO S Z, YUAN Z H. From function-guided assembly of a lotus leaf-like ZnO nanostructure to a formaldehyde das-sensing application[J]. Sensors and Actuators：B, 2013, 184: 143-149.

[33] XI Y, HU C G, HAN X Y， et al. Hydrothermal synthesis of ZnO nanobelts and gas sensitivity property[J]. Solid State Communications, 2007, 141(9): 506-509.

[34] MAO Z P, SHI Q P, ZHANG L P, et al. The formation and UV-blocking property of needle-shaped ZnO nanorod on cotton fabric[J]. Thin Solid Films, 2009, 517(8): 2681-2686.

[35] ZOHDY M H, EI-HOSSAMY M B, EI-NAGGAR A W M, et al. Novel UV-protective formulations for cotton, PET fabrics and their blend utilizing irradiation technique[J]. European Polymer Journal, 2009, 45(10): 2926-2934.

[36] WU Q Z, CHEN X, ZHANG P, et al. Amino acid-assisted synthesis of ZnO hierarchical architectures and their novel photocatalytic activities[J]. Crystal Growth and Design, 2008, 8(8): 3010-3018.

[37] BAE J, HAN J B, ZHANG X M, et al. ZnO nanotubes grown at low temperature using Ga as catalysts and their enhanced photocatalytic activities[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2009, 113(24): 10379-10383.

[38] COUTTS M J, ZAREIE H M, CORTIE M B, et al. Exploiting zinc oxide re-emission to fabricate periodic arrays[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2010, 2(6): 1774-1779.

[39] BADRE C, PAUPORTE T. Nanostructured ZnO-based surface with reversible electrochemically adjustable wettability[J]. Advanced Materials, 2009, 21(6): 697-701.

[40] 趙榮祥, 李秀萍. 燃燒法快速合成乳白色棒狀納米氧化鋅及其光催化研究[J]. 材料工程, 2013，(11): 42-46.

ZHAO R X, LI X P. Rapid synthesis and photocatalytic performance of milky and rod-like nanometer zinc oxide by combustion method[J]. Journal of Materials Engineering, 2013, (11): 42-46.

[41] YANG Q, LIU Y, PAN C F, et al. Largely enhanced efficiency in ZnO nanowire/p-polymer hybridized inorganic/organic ultraviolet light-emitting diode by piezo-phototronic effect[J]. Nano Letter, 2013, 13(2): 607-613.

[42] ZHANG Y, GE L, LI M, et al. Flexible paper-based ZnO nanorod light-emitting diodes induced multiplexed photoelectrochemical immunoassay[J]. Chemical Communications, 2014, 50(12): 1417-1419.

[43] HUNG S T, CHANG C J, HSU M H. Improved photocatalytic performance of ZnO nanograss decorated pore-array films by surface texture modification and silver nanoparticle deposition[J]. Journal of hazardous materials, 2011, 198: 307-316.

[44] 施利毅, 馬書蕊, 馮欣, 等. 一維氧化鋅納米棒制備技術的最新研究進展[J]. 材料導報, 2006, 20(增刊2): 86-89.

SHI L Y, MA S R, FENG X, et al. The newest synthetic routes of one-dimensional ZnO nanorods[J]. Materials Review, 2006, 20(Suppl 2): 86-89.

[45] PANDA D, TSENG T Y. One-dimensional ZnO nanostructures: fabrication, optoelectronic properties, and device applications[J].Journal of Materials Science, 2013, 48(20): 6849-6877.

[46] SUN T J, QIU J S, LIANG C H. Controllable fabrication and photocatalytic activity of ZnO nanobelt arrays[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112(3): 715-721.

[47] HE J H, HO C H, WANG C W, et al. Growth of crossed ZnO nanorod networks induced by polar substrate surface[J]. Crystal Growth and Design, 2009, 9(1): 17-19.

[48] ZHAO C X, HUANG K, DENG S Z, et al. Investigation of the effects of atomic oxygen exposure on the electrical and field emission properties of ZnO nanowires[J]. Applied Surface Science, 2013, 270: 82-89.

[49] WAHAB R, ANSARI S G, KIM Y S, et al. Low temperature solution synthesis and characterization of ZnO nano-flowers[J]. Materials Research Bulletin, 2007, 42(9): 1640-1648.

[50] CHENG B, SAMULSKI E T. Hydrothermal synthesis of one-dimensional ZnO nanostructures with different aspect ratios[J]. Chemical Communications, 2004,(8): 986-987.

[51] NGUYEN C P T, LA P P H, TRINH T T, et al. Fabrication of ZnO nanorods for gas sensing applications using hydrothermal method[J]. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2014, 14(8): 6261-6265.

[52] LIU T Y, LIAO H C, LIN C C, et al. Biofunctional ZnO nanorod arrays grown on flexible substrates[J]. Langmuir, 2006, 22(13): 5804-5809.

[53] LI Q C, KUMAR V, LI Y, et al. Fabrication of ZnO nanorods and nanotubes in aqueous solutions[J]. Chemistry of Materials, 2005, 17(5): 1001-1006.

[54] 賀永寧, 張雯, 崔吾元,等. ZnO納米線陣列膜的自組裝生長及其金屬接觸特性[J]. 硅酸鹽學報, 2010, 38(1): 17-20.

HE Y N, ZHANG W, CUI W Y, et al. Seif-assembly growth of aligned zinc oxide nanowire arrays and its metal-contact properties[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2010, 38(1): 17-20.

[55] KONG X Y, DING Y, YANG R S, et al. Single-crystal nanorings formed by epitaxial self-coiling of polar-nanobelts[J]. Science, 2004, 303(5662): 1348-1351.

[56] HASSAN N K, HASHIM M R, BOUOUDINA M. One-dimensional ZnO nanostructure growth prepared by thermal evaporation on different substrates: ultraviolet emission as a function of size and dimensionality[J]. Ceramics International, 2013, 39(7): 7439-7444.

[57] PARK W I, KIM D H, JUNG S W, et al. Metalorganic vaporphase epitaxial growth of vertically well alligned ZnO nanorods[J]. Applied Physics Letters, 2002, 80(22): 4232-4234.

[58] SUN Y, FUGE G M, ASHFOLD M. Growth of aligned ZnO nanorod arrays by catalyst-free pulsed laser deposition methods[J]. Chemical Physics Letters, 2004, 396(1): 21-26.

[59] WANG Z L. ZnO nanowire and nanobelt platform for nanotechnology[J]. Materials Science and Engineering Reports, 2009, 64(3): 33-71.

[60] MA J Z, LIU J L, BAO Y. Morphology-photocatalytic properties-growth mechanism for ZnO nanostructures[J]. Crystal Research and Technology, 2013, 48(4): 251-260.

[61] JIANG X P, LIU Y Z, GAO Y Y, et al. Preparation of one-dimensional nanostructured ZnO[J]. Particuology, 2010, 8(4): 383-385.

[62] 張雯, 張慶騰, 賀永寧. ZnO納米線膜的可控生長及其量子限域效應研究[J]. 西安交通大學學報, 2010, 44(4): 82-86.

ZHANG W, ZHANG Q T, HE Y N. Study on controllable growth and quantum confined effect of ZnO nanowire membranes[J]. Journal of Xi’an Jiaotong University, 2010, 44(4): 82-86.

[63] SIMIMOL A, CHOWDHURY P, GHOSH S K, et al. Optimization of parameters for the growth of defect free ZnO nanorod arrays with intense UV emission capacity by electrochemcial route[J]. Electrochimica Acta, 2013, 90: 514-523.

[64] WANG X D, SUMMER C J, WANG Z L. Large-scale hexagonal-patterned growth of aligned ZnO nanorods for nano-optoelectronics and nanosensor arrays[J]. Nano Letter, 2004, 4(3): 423-426.

[65] GARRY S, MCCARTHY E, MOSNIER J P, et al. Control of ZnO nanowire arrays by nanosphere lithography (NSL) on laser-produced ZnO substrates[J]. Applied Surface Science, 2011, 257(12): 5159-5162.

[66] QIN Y, YANG R S, WANG Z L. Growth of horizonatal ZnO nanowire arrays on any substrate[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112(48): 18734-18736.

[67] HU X L, MASUDA Y, OHJI T, et al. Micropatterning of ZnO nanoarrays by forced hydrolysis of anhydrous zinc acetate[J]. Langmuir, 2008, 24(14): 7614-7617.

[68] LI Y, CAI W P, DUAN G T, et al. Superhydrophobicity of 2D ZnO ordered pore arrays formed by solution-dipping template method[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2005, 287(2): 634-639.

[69] WEINTRAUB B, DENG Y L, WANG Z L. Position-controlled seedless growth of ZnO nanorod arrays on a polymer substrate via wet chemical synthesis[J]. J Phys Chem C, 2007, 111(28): 10162-10165.

[70] 阮秀, 董磊, 于晶, 等. 軟模板法合成納米材料的研究進展[J]. 材料導報, 2012, 26(1): 56-60.

RUAN X, DONG L, YU J, et al. The progress of nanomaterials prepared in the presence of soft template[J]. Materials Review, 2012, 26(1): 56-60.

[71] RAULA M, RASHID M H, PAIRA T K, et al. Ascorbate-assisted growth of hierarchical ZnO nanostructures: sphere, spindle, and flower and their catalytic properties[J]. Langmuir, 2010, 26(11): 8769-8782.

[72] ZENG H B, XU X, GAUTAM U K, et al. Template deformation-tailored ZnO nanorod/nanowire arrays: full growth control and optimization of field-emission[J]. Advanced Functional Materials, 2009, 19(19): 3165-3172.

[73] ZHANG D B, WANG S J, CHENG K, et al. Controllable fabrication of patterned ZnO nanorod arrays: investigations into the impacts on their morphology[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2012, 4(6): 2969-2977.

[74] XU S, DING Y, WEI Y, et al. Patterned growth of horizontal ZnO nanowire arrays[J]. Journal of the American Chemical Society, 2009, 131(19): 6670-6671.

[75] MARTINSON A B, ELAM J W, HUPP J T, et al. ZnO nanotube based dye-sensitized solar cells[J]. Nano Letter, 2007, 7(8): 2183-2187.

[76] QIU J H, GUO M, WANG X D. Electrodeposition of hierarchical ZnO nanorod-nanosheet structures and their applications in dye-sensitized solar cells[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2011, 3(7): 2358-2367.

[77] YANG Y, ZHANG H L, ZHU G, et al. Flexible hybrid energy cell for simultaneously harvesting thermal, mechanical, and solar energies[J]. ACS Nano, 2013, 7(1): 785-790.

[78] KHUN K, IBUPOTO Z H, CHEY C O, et al. Comparative study of ZnO nanorods and thin films for chemical and biosensing applications and the development of ZnO nanorods based potentiometric strontium ion sensor[J]. Applied Surface Science, 2013, 268: 37-43.

[79] YANG Y, PRADEL K C， JING Q S, et al. Thermoelectric nanogenerators based on single Sb-doped ZnO micro/nanobelts[J]. ACS Nano, 2012, 6(8): 6984-6989.

[80] ZHOU J, FEI P, GAO Y F, et al. Mechanical-electrical triggers and sensors using piezoelectric micowires/nanowires[J]. Nano Letter, 2008, 8(9): 2725-2730.

[81] PAN C F, YU R M, NIU S, et al. Piezotronic effect on the sensitivity and signal level of schottky contacted proactive micro/nanowire nanosensors[J]. ACS Nano, 2013, 7(2): 1803-1810.

[82] MA J Z, LIU J L, BAO Y. Synthesis of large-scale uniform mulberry-like ZnO particles with microwave hydrothermal method and its antibacterial property[J]. Ceramics International, 2013, 39(3): 2803-2810.

[83] WANG R H, XIN J H, TAO X M, et al. ZnO nanorods grown on cotton fabrics at low temperature[J]. Chemical Physics Letters, 2004, 398(1): 250-255.

[84] WANG R H, XIN J H, TAO X M. UV-blocking property of dumbbell-shaped ZnO crystallites on cotton fabrics[J]. Inorganic Chemistry, 2005, 44(11): 3926-3930.

[85] WANG L L, ZHANG X T, LI B, et al. Superhydrophobic and ultraviolet-blocking cotton textiles[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2011, 3(4): 1277-1281.

[86] XU B, CAI Z S. Fabrication of a superhydrophobic ZnO nanorod array film on cotton fabricsviaa wet chemical route and hydrophobic modification[J]. Applied Surface Science, 2008, 254(18): 5899-5904.

[87] WANG Y X, LI X Y, LU G, et al. Highly oriented 1-D ZnO nanorod arrays on zinc foil: Direct growth from substrate, optical properties and photocatalytic activities[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112(19): 7332-7336.

[88] KUO T J, LIN C N, KUO C L, et al. Growth of ultralong ZnO nanowires on silicon substrates by vapor transport and their use as recyclable photocatalysts[J]. Chemistry of Materials, 2007, 19(21): 5143-5147.

[89] LIU L, FU L, LIU Y, et al. Bioinspired synthesis of vertically aligned ZnO nanorod arrays: toward greener chemistry[J]. Crystal Growth & Design, 2009, 9(11): 4793-4796.

[90] REN C L, YANG B F, WU M, et al. Synthesis of Ag/ZnO nanorods array with enhanced photocatalytic performance[J]. Hazardous Materials, 2010, 182(1): 123-129.

[91] XU S, ADIGA N, BA S, et al. Optimizing and improving the growth quality of ZnO nanowire arrays guided by statistical design of experiments[J]. ACS Nano, 2009, 3(7): 1803-1812.

[92] HU W H, LIU Y S, ZHU Z H, et al. Randomly oriented ZnO nanorods as advanced substrate for high-performance protein microarrays [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2010, 2(6): 1569-1572.

[93] WANG Z L, YANG R, ZHOU J, et al. Lateral nanowire/nanobelt based nanogenerators, piezotronics and piezo-phototronics [J]. Materials Science and Engineering: Reports, 2010, 70(3): 320-329.

[94] QIN Y, YANG R, WANG Z L. Growth of horizontal ZnO nanowire arrays on any substrate [J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112(48): 734-736.

[95] PARK Y K, CHOI H S, KIM J H, et al. High performance field-effect transistors fabricated with laterally grown ZnO nanorods in solution[J]. Nanotechnology, 2011, 22(18): 5310-5316.

[96] BAO Y,ZHANG Y H,MA J Z,et al.Controllable fabrication of one-dimensional ZnO nanoarrays and their application in constructing silver trap structures[J].RSC Advances,2014,63:33198-33205.

Progress in Preparation and Application of One-dimensional Nano Zinc Oxide

BAO Yan，ZHANG Yong-hui，MA Jian-zhong，YANG Yong-qiang

(College of Resource and Environment,Shaanxi University of Science and Technology,Xi’an 710021,China)

The preparation of one-dimensional nano ZnO consisting of vapor phase method, liquid phase method and template method was reviewed. Then the considerable attention was focused on the applications of one-dimensional nano ZnO in solar cell, sensors, multi-functional textiles, and photocatalytic degradation of organic matters,etc. Also, the problems in the preparation of one-dimensional nano ZnO were pointed out and its subsequent development was prospected.

one-dimensional nano ZnO；vapor phase method；liquid phase method；template method

10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.017

TB321

A

1001-4381(2015)02-0103-10

國家自然科學基金(21376145)；新世紀優(yōu)秀人才支持計劃(NCET-13-0885)；陜西科技大學科研創(chuàng)新團隊(TD12-03)

2013-12-16;

2014-07-11

馬建中(1960—)，男，教授，現(xiàn)從事有機無機納米復合材料的制備及機理研究，聯(lián)系地址：陜西省西安市陜西科技大學(710021)，E-mail:majz@sust.edu.cn